- F-35C को अमेरिकी नौसेना के CATOBAR विमानवाहक पोत संचालन के लिए लैंडिंग के समय tailhook से arresting wire को भरोसेमंद तरीके से पकड़ना था, लेकिन 2011 में Lakehurst NAS की शुरुआती परीक्षणों में डिज़ाइन विफल रहा
- hook की स्थिति और विमान के अंदर उपलब्ध जगह की सीमाएँ पहले से ही बहुत कड़ी थीं, और वास्तविक wire व्यवहार का सही अनुमान न लगा सकने वाला wire dynamics model इस विफलता को और बढ़ा गया
- टायर ने पहले wire को दबाकर डेक पर नीचे चिपका दिया, इसलिए hook wire को पकड़ नहीं सका और उसके ऊपर से निकल गया; फिर अपेक्षा से अधिक angular acceleration के साथ उछला, जिससे instrumentation तक क्षतिग्रस्त हो गया
- redesign के तहत अधिक मजबूत damper, सुधरा हुआ lateral limiter, अधिक मजबूत instrumentation, और नीचे दबे wire को उकसाकर पकड़ने वाले scoop आकार के hook shoe को अपनाया गया
- 2016 में बाहरी हथियार लगे हुए off-center arrestment परीक्षण में FLOLS settings की समस्या से high sink rate landing हुई, और बाद में प्रोग्राम ने off-center तथा wire-only arrestment tracking को आधिकारिक रूप से बंद कर दिया
F-35C और शुरुआती tailhook विफलता
- F-35C, अमेरिकी नौसेना द्वारा संचालित CATOBAR विमानवाहक पोतों के लिए F-35 Joint Strike Fighter का एक variant है
- CATOBAR का अर्थ है Catapult Assisted TakeOff, Barrier Assisted Recovery
- इस तरीके में विमान steam या electromagnetic catapult से takeoff करता है, और landing के समय tailhook से arresting wire पकड़ता है
- hook उड़ान के दौरान clamshell door से ढके bay के अंदर रखा जाता है
- यह electronically controlled है और hydraulics से चलता है
- शुरुआती डिज़ाइन वास्तविक परीक्षणों में अपेक्षित तरीके से काम नहीं कर सका
- पूर्ण carrier suitability परीक्षण 2011 की गर्मियों में Lakehurst NAS में शुरू हुए
- Jet Blast Deflector compatibility test के बाद tailhook परीक्षण पर आगे बढ़ा गया
- Tony “Brick” Wilson ने Lakehurst में अधिकांश परीक्षण देखे, लेकिन hook को wire पकड़ते हुए नहीं देखा
hook wire को क्यों नहीं पकड़ सका
- एक instrumentation technician ने 6 नवंबर 2010 को, जब CF-01 Pax पहुँचा, अनुमान लगाया था कि hook छोटा है, पहिए के बहुत करीब है, और hook shoe का आकार अनुपयुक्त है, इसलिए bolter होगा
- hook point main landing gear axle center से थोड़ा अधिक 7 फीट की दूरी पर था
- विमान के अंदर जगह बहुत तंग थी, इसलिए designers के पास समायोजन की गुंजाइश सीमित थी
- डिज़ाइन arresting wire के व्यवहार का simulation करने वाले कंप्यूटर model पर आधारित था, लेकिन वास्तविक परीक्षण में उसकी भविष्यवाणी सही नहीं निकली
- बाद में F-35 simulation verification and validation (V&V) कार्य के दौरान यह सुना गया कि Navy द्वारा दिया गया wire dynamics model सही तरह V&V नहीं हुआ था, हालांकि इसे पक्का नहीं बताया गया
- नतीजतन वही model ऐसे डिज़ाइन तक ले गया जो काम नहीं कर सका
वास्तविक परीक्षण में सामने आया wire व्यवहार
- arresting landing में विमान के main landing gear या nose gear के टायर पहले wire से टकराते हैं
- इस झटके से wire में wave बनती है
- यह wave टायर से दूर जाने वाली दिशा में आगे बढ़ती है
- विमान के आगे बढ़ते रहने पर wave wire के दोनों दिशाओं में फैलती है, और wire आम तौर पर डेक पर चपटा पड़ा रहता है
- model ने अगला चरण यह माना था कि wire डेक से उछलकर ऊपर आएगा
- वास्तविक wire नीचे ही बना रहा, और hook उसके ऊपर से निकल गया
- hook के विमान की ओर वापस उछलने की रफ्तार इतनी अधिक थी कि परीक्षण टीम ने hook up-swing accelerometer के खराब होने का संदेह किया, लेकिन उपकरण सामान्य निकला
- Lakehurst परीक्षण टीम ने गति धीरे-धीरे घटाते हुए roll-in arrestment बार-बार किए, लेकिन सफलता नहीं मिली
- IPP समस्या के कारण उड़ान प्रतिबंध वाले दिनों में भी कम गति पर प्रयास जारी रहे
- hook लगातार बड़े angular acceleration के साथ उछलता रहा, और कमजोर tailhook instrumentation क्षतिग्रस्त होती रही
- अगस्त 2011 में damaged wiring को ठीक करने और tailhook rotational position sensor को बार-बार calibrate करने का काम देर रात तक चलता रहा
- Hurricane Irene के Lakehurst की ओर बढ़ने के बाद विमान PAX लौट गया, और उस दौर के निराशाजनक परीक्षण भी समाप्त हुए
redesign और बाकी बची reliability समस्याएँ
- hook redesign टालना संभव नहीं रहा
- कहीं अधिक मजबूत hold down damper लगाया गया
- upstroke के लिए नया damper जोड़ा गया
- lateral limiter सुधारा गया
- ऐसा instrumentation लगाया गया जो हर arrestment में खराब न हो
- hook shoe का आकार भी नीचे दबे wire को पकड़ने के लिए बदला गया
- नया आकार wire को ऊपर उठाकर पकड़ने वाले scoop के अधिक करीब था
- पुराने hook profile को नीले, नए profile को लाल, और arresting cable को बैंगनी रंग में तुलना कर दिखाया गया
- 2013 में hook के काम करने के दृश्य मिले, लेकिन समस्या वहीं खत्म नहीं हुई
- साइट engineer निजी कारणों से 2012 के मध्य में F-35 program छोड़ चुके थे और लगभग दो साल बाद उसी काम में लौटे, इसलिए 2013 के दृश्य उन्होंने सीधे नहीं देखे
- बाद में pitch pivot pin वाले bearing में भी समस्याएँ जारी रहीं
- pin को कम से कम 25 arrestments झेलने चाहिए थे, लेकिन pin sleeve galling के कारण 1–2 बार में ही खराब होने लगी
- galling वह घिसाव है जिसमें धातु-धातु फिसलने पर घर्षण से एक सतह की सामग्री दूसरी सतह पर चिपक जाती है
- उसी pin/sleeve के अंदर परीक्षण के दौरान hook angle position को सीधे control room तक बताने वाला position sensor था, और बार-बार बदलने की वजह से CF-03 के tailhook कार्य समय में काफी बढ़ोतरी हुई
- night-shift engineering का केंद्र meetings नहीं, बल्कि flight support, troubleshooting, और अगले दिन के परीक्षण के लिए instrumentation pre-check था
- CF-03 के tailhook, launch bar, और landing gear instrumentation को काफी maintenance चाहिए होती थी, इसलिए कई बार एक व्यक्ति सिर्फ CF-03 पर ही लगाया जाता था
- pitch pivot pin बदलने के बाद synchro rotational position sensor calibration दोबारा न करनी पड़े, इसके लिए एक तरीका विकसित किया गया
- नई calibration में नया instrumentation project और display check चाहिए होता था, जिसमें कई दिन लगते थे
2016 का off-center arrestment और परीक्षण का अंत
- 2016 में CF-03 ने Lakehurst में सबसे कठिन tailhook परीक्षण किए
- परीक्षण बाहरी हथियार लगे configuration में था, लेकिन outer wing station पर AIM-9X को wing structure modification की जरूरत के कारण शामिल नहीं किया गया
- परीक्षण लक्ष्यों में off-center arrestment शामिल था
- मई 2016 के एक बादलों भरे दिन, centerline से जितना संभव हो उतना दूर arrestment करने की कोशिश की गई
- साइट engineer Navy द्वारा बनाए गए mobile mini control room MITS (Mobile Instrumentation/Telemetry System) के अंदर instrumentation status display, test audio, और video देख रहे थे
- F-35C सामान्यतः landing के समय लगभग 11–13 डिग्री nose-up attitude में आता है
- उस approach में विमान लगभग सपाट स्थिति में आता दिखा और तेजी से नीचे धँस रहा था
- ज़मीन पर Landing Signal Officer की भूमिका निभा रहे साथी pilot से “WAVE OFF” call की उम्मीद थी, लेकिन वह सुनाई नहीं दी
- F-35 के तीनों पहिए एक साथ जमीन से टकराए, विमान रनवे से उछला, फिर दोबारा रनवे से टकराया
- pilot ने नियंत्रण बनाए रखा, फिर दोबारा हवा में गया और radio पर कहा, “Lightning seven three is airborne, going back around”
- data review में पुष्टि हुई कि यह landing ऐसी थी मानो F-35C को 20 फीट की ऊँचाई से गिराया गया हो
- स्पर्श लगभग पूरी तरह सपाट था, और angle of attack सिर्फ 2 डिग्री था
- कारण यह था कि उपयोग में मौजूद FLOLS (Fresnel Lens Optical Landing System) सही तरह set नहीं था
- pilot को लगा कि वह glide slope के ऊपर उड़ रहा है, लेकिन वास्तविकता में वह बहुत ज्यादा steep path पर था, और LSO को इसका पता बहुत देर से चला
- aircraft को crew chief ने impound कर दिया, और formal inspection criteria बनने तक उस पर काम रोक दिया गया
- अगले दिन केवल instrumentation hardware के लिए 200 से अधिक steps वाली inspection checklist ईमेल से पहुँची
- अन्य mechanics और engineers को भी अपनी-अपनी मोटी inspection lists मिलीं
- inspection में 3 दिन लगे, और पुष्टि हुई कि नया landing gear चाहिए
- Lakehurst में replacement संभव नहीं था, लेकिन विमान एक बार और takeoff-landing सहने लायक था, इसलिए वह PAX लौट गया
- program ने off-center arrestment और wire-only arrestment को आगे track करना आधिकारिक रूप से बंद कर दिया, और इसके साथ tailhook परीक्षण भी समाप्त हो गया
1 टिप्पणियां
Hacker News की राय
मैं ही लेखक हूँ। मुझे बिल्कुल अंदाज़ा नहीं था कि यह पोस्ट HN पर आ जाएगी; यह तो बस साझा किया गया एक इंजीनियरिंग का वास्तविक अनुभव था
इस बीच इतना लंबा समय गुजर गया कि हाई स्कूल खत्म कर लिया, डिग्री ले ली, और शादी तक हो गई। इतने लंबे समय में निरंतरता कैसे बनाए रखते हैं, यह भी जानने की इच्छा है। सॉफ्टवेयर में तो लगता है कि प्रोजेक्ट 6 महीने से ऊपर गया नहीं कि उसे छोड़कर फिर से लिख देते हैं
या फिर ऐसे सभी tailhook किसी वजह से custom design ही होते हैं?
ऐसी इंजीनियरिंग चुनौतियों की कहानियाँ सुनना अच्छा लगता है। मीडिया इस तरह के design iterations को ऐसे पेश करना पसंद करता है मानो F-35 overhyped हो या मौजूदा fighters से कमतर हो, लेकिन मुझे यह innovation और नए प्रयोग जैसा लगता है
कभी-कभी असफल होने पर भी आखिरकार एक शानदार fighter बनाने की प्रक्रिया है। बस अफसोस यह है कि अगर दुनिया ऐसी होती जहाँ नए fighter की जरूरत न होती और यही समय व मेहनत शांतिपूर्ण कामों में लग पाती
जैसा कि पोस्ट अच्छी तरह दिखाती है, hook जैसी सरल दिखने वाली चीज़ में भी बहुत भारी काम लगता है। दूसरे तत्वों को हल करना कहीं ज्यादा जटिल हो सकता है। अगर मुझे सही याद है, F-35 का integrated power package[1] भी काफी समस्याओं की वजह था। लेकिन इसी तरह के विकास की वजह से airframe का वजन नियंत्रण में रखा जा सका, और परिणामस्वरूप F-35B जैसा supersonic STOVL fighter संभव हुआ
जब भी commentators कहते हैं, “यह तो बेवकूफी है, बस ऐसे कर दो!” तो खटकता है। अगर यह इतना आसान होता, तो शुरू से समस्या ही नहीं होती
नए fighter की जरूरत वाली वास्तविकता को लेकर भावनाएँ समझ में आती हैं। कम-से-कम इन engineering advances में से कुछ civilian क्षेत्र में भी मदद करती हैं। अच्छा उदाहरण C-5 Galaxy है; उसका development process दर्दनाक था, लेकिन उससे revolutionary TF-39 engine का विकास हुआ, जो बाद में CF6 बना और लंबे समय तक सफल passenger aircraft को power देता रहा
[1] https://www.defenseadvancement.com/feature/3-aircraft-system...
उदाहरण के लिए, मूल hook में shoe बहुत ऊपर की ओर था, इसलिए वह wire पकड़ नहीं पाता था। Engineers ने flawed simulation model के आधार पर design किया, और field test staff ने देखते ही जान लिया कि यह काम नहीं करेगा। यहाँ तक कि जब मैंने अपने non-engineer partner को तस्वीर दिखाई, तो उनकी पहली बात थी, “दिशा सही नहीं है”
https://the-engi-nerd.github.io/posts/welcome/images/clipboa...
मूल design (नीला) और संशोधित design (लाल) देखा जा सकता है
https://the-engi-nerd.github.io/posts/welcome/images/clipboa...
“program ने आधिकारिक तौर पर centerline से हटकर arresting और wire-only arresting को आगे track न करने का फैसला किया” — इसका क्या मतलब है, जानना चाहता हूँ
क्या इसका मतलब है कि F-35C को hook ठीक से लगाने के लिए लगभग center में ही land करना होगा? और “wire only” क्या है? aircraft carrier की arrested landing तो सारी wire ही इस्तेमाल करती है, नहीं?
आम तौर पर इनमें से एक तरीका centerline से काफी हटकर position से arresting की कोशिश करना होता है। ऐसे में braking force एक तरफ बहुत ज्यादा लगती है। दूसरा तरीका यह है कि जब aircraft के wheels अभी deck से ऊपर हवा में हों, तभी hook wire पकड़ ले; इससे aircraft बहुत जोर से deck पर पटकता है
इस accident के बाद test plan का उद्देश्य पर्याप्त रूप से पूरा हो गया माना गया
ऊपर से arresting में सक्षम instrumented aircraft की कमी थी। program में सिर्फ दो थे, और उनमें से एक को limit तक push किया गया था
मुझे लगता है हर engineer कभी न कभी खराब test equipment की वजह से जलता है, और हर senior engineer कभी न कभी सही काम कर रहे test equipment पर भरोसा न करने की वजह से जलता है
पढ़कर मज़ा आया
मज़ेदार पढ़ाई थी और अगली पोस्ट का इंतज़ार रहेगा। मैं पहले Harrier मैकेनिक था, और 2002~2007 की सेवा के दौरान मुझे बहुत बार बताया गया कि मैं F-35B की maintenance सीखने वाला हूँ, लेकिन ज़ाहिर है असल में ऐसा कभी नहीं हुआ
इसलिए एक पूर्व मैकेनिक और मौजूदा इंजीनियर के तौर पर development की कहानियाँ और सुनना चाहूँगा
“सिर्फ इस शुद्ध आलस की वजह से कि instrumentation project के लिए नया XML format नहीं बनाना है, engineers program का समय और पैसा बचा देते हैं। लगता है दुनिया की प्रगति कुछ इसी तरह होती है” वाला हिस्सा बहुत relatable लगा
मैंने medical, fintech और advertising क्षेत्रों में काम किया है, और तीनों में बिल्कुल यही काम किया। नए format पर agreement लेने से बचने के लिए शायद अब तक 20 भाषाओं में XML parsers लिखे या debug किए हैं
शानदार लेख है। उस समय एक नए software engineer के रूप में मैंने IFLOLS पर काम किया था
सरकार छोड़कर कई software startups में काम करने के बाद से मुझे ऐसी real-world engineering की कमी महसूस होती है
नए aircraft carriers में शानदार electromagnetic catapult है, तो सोचा कि hybrid car की तरह regenerative braking क्यों न इस्तेमाल करें। catapult accumulator को फिर से charge करके काफी energy बचाई जा सकती है
बेशक मज़ाक कर रहा हूँ
F-35C के बारे में एक दिलचस्प side note है। order/design के समय ऐसा कोई aircraft नहीं था जो replacement engine को अलग-अलग हिस्सों में करने के बाद भी aircraft carrier तक ले जा सके। वह C-2 Greyhound में फिट नहीं होता था, जो काफी अजीब oversight जैसा लगता है
Osprey के CMV-22B variant में वह फिट होता है, लेकिन फिलहाल वह grounded है, और मेरी जानकारी में CH-53K King Stallion में भी फिट होता है। लेकिन ऐसे aircraft हाल तक मौजूद नहीं थे
सुधार के तौर पर: मेरा मतलब यह नहीं था कि C-2 किसी भी replacement engine को नहीं ले जा सकता था, बल्कि यह कि F-35 engine फिट नहीं होता था, इसलिए नहीं ले जा सकता था
पहले, aircraft तक replacement engine पहुँचाने में सक्षम CTOL aircraft मौजूद हैं। बस F-35 replacement engine बड़े fan blade diameter की वजह से नहीं हो पाता। U.S. Navy पहले ऐसे mission के लिए C-2 Greyhound इस्तेमाल करती थी, लेकिन उसका fuselage बहुत छोटा था और वह retirement में था। कुछ retired S-3B को carrier onboard delivery (COD) aircraft में बदलते हुए F135 को accommodate करने के लिए बड़े fuselage में बदलने की बात भी हुई थी, लेकिन वह आगे नहीं बढ़ी। https://archive.ph/20150209193642/http://www.defensenews.com...
दूसरा, Boeing Sea Knight सहित कई helicopters हैं जो F-35 replacement engine ढो सकते हैं। https://en.wikipedia.org/wiki/Boeing_Vertol_CH-46_Sea_Knight मुझे लगता है U.S. Navy conventional helicopters पर निर्भर नहीं रहना चाहती थी, उसकी वजह उनकी अपेक्षाकृत कम range थी
एक बात ध्यान खींचती है। इस description के हिसाब से tailhook असली conditions में शुरू से ही काम नहीं कर सकता था। blog कहता है कि manufacturer ने जो computer model इस्तेमाल किया था वह गलत था
तो क्या इसका मतलब है कि manufacturers hardware का field test नहीं करते? अगर ऐसा है तो यह डरावना है